База нормативной документации: www.complexdoc.ru

2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ НА СТАДИИ ПРОЕКТНОГО ЗАДАНИЯ

А. Общие положения

57.Основной задачей первой стадии проектирования является выяснение возможности использования на рассматриваемых участках слабой толщи грунта в качестве основания насыпи без удаления или с удалением какого-либо из слагающих ее слоев; выявление мест, где могут применяться типовые решения и где требуется индивидуальное проектирование; определение объема и стоимости работ в соответствии с действующими нормам СНиП II-

Д.1-62 и СНиП II-Д.5-62.

58.Возможность использования слабой толщи в качестве основания устанавливается по степени ее устойчивости, характеризуемой величиной коэффициента безопасности, для определения которого необходимо провести расчет осадки и устойчивости (пп. 60 - 74).

По величине коэффициента безопасности устанавливаются тип основания в соответствии с указаниями п. 71 и группа возможных конструктивных и технологических решений, отвечающих этому типу.

59. Для проведения расчетов предварительно выделяют характерные участки с примерно одинаковыми инженерно-геологическими условиями и намечают расчетные поперечники.

За расчетные принимают те из поперечников с одинаковым геологическим строением слабой толщи, для которых установлены наиболее низкие расчетные значения физико-механических характеристик того или иного слоя. Кроме того, рассматривают поперечники с максимальной общей мощностью слабой толщи, максимальной мощностью наиболее слабого слоя (или слоев), максимальной высотой насыпи.

При этом учитываются также условия расположения наиболее слабых слоев. При наличии значительного уклона кровли подстилающих слабую толщу прочных грунтов в число расчетных поперечников включают и поперечники с максимальной величиной уклона поверхности этой кровли.

Б. Расчет и классификация оснований

44

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

60. Для оценки деформаций, которые могут возникнуть при возведении насыпи типового профиля на слабой толще без применения специальных конструктивных мер, требуется провести следующие расчеты:

а) определить величину конечной осадки, задавшись требуемой высотой насыпи в предположении обеспеченной устойчивости основания;

б) проверить устойчивость основания;

в) определить тип основания в зависимости от устойчивости.

а) Расчет осадки

61. Величина осадки S, м, на первой стадии проектирования ориентировочно определяется по формуле:

(3)

где Е - модуль деформации слабой толщи, т/м2;

gн - объемный вес грунта насыпи, т/м3;

Hрасч - расчетная мощность слабой толщи, м; устанавливается по табл. 8;

hрасч - расчетная высота насыпи, м;

м3; - объемный вес грунта насыпи ниже уровня грунтовых вод, т/

hг.в - расстояние от поверхности земли до горизонта грунтовых вод.

Расчетная высота насыпи hрасч определяется по формуле:

45

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

hрасч = h + hв + hп,

где hп - толщина условного слоя грунта, эквивалентного по воздействию на подошву насыпи подвижной нагрузке;

hв - толщина условного слоя грунта, заменяющего вес верхнего строения (для железных дорог), принимается равной 0,7 м;

h - высота насыпи (рабочая отметка).

Величина hп определяется по формуле:

где рп - величина расчетных напряжений в подошве насыпи от временной нагрузки, т/м2.

62. Для расчета на первой стадии принимаются следующие значения напряжений от временной нагрузки в зависимости от категории железных дорог:

Категория железных дорог рп, кг/см2

Для автомобильных дорог рп вводится в расчет осадки лишь в том случае, если общая толщина насыпи или толщина насыпи и слоя прочного грунта, перекрывающего слабый слой, оказывается меньше 2,5 м, что практически (см. табл. 7) может иметь место лишь на дорогах IV - V категорий с переходными типами одежд. В этих случаях предварительно осадку S¢ оценивают по формуле (3) без учета рп, и, если оказывается, что h + S¢ < 2,5 м, расчет проводят снова, вводя значения рп, определяемые в зависимости от величины h + S, полученной по формуле:

рп = 0,2[2,5 - (h + S¢)], кг/см2,

46

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

где S¢, м, вычисляется без учета подвижной нагрузки по формуле

(3).

63. При отсутствии грунтовых вод или при их глубоком залегании, а также в случае, когда осадка, вычисленная по формуле (3), окажется меньше hг.в, для определения осадки применяется формула:

(4)

64. Если горизонт грунтовых вод совпадает с поверхностью земли, для расчета осадки применяют формулу (3) в виде:

(5)

65. При слоистом строении слабой толщи модуль деформации толщи в целом определяется по формуле:

где Еi - модуль деформации i-го слоя;

Hi - мощность i-го слоя.

В расчет принимаются лишь слои, расположенные в пределах расчетной мощности слабой толщи, величина которой определяется в соответствии с указаниями п. 66.

66. Расчетная мощность слабой толщи принимается по табл. 8 в зависимости от отношения фактической мощности слабой толщи к полуширине насыпи по средней линии bср:

47

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Т а б л и ц а 8

Hрасч

б) Расчет устойчивости основания

67. Устойчивость основания оценивается по величине коэффициента безопасности.

Коэффициент безопасности для толщи (основания) в целом определяется минимальным значением коэффициентов стабильности, установленных для слагающих ее слоев

.

Коэффициент стабильности для какого-либо слоя толщи определяется как отношение величины безопасной нагрузки pбез к проектной (расчетной) нагрузке ррасч:

(6)

48

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Под безопасной нагрузкой для слоя понимается максимальная нагрузка на поверхности толщи, при которой в рассматриваемом слое еще не возникают зоны предельного равновесия.

Безопасная нагрузка определяется для каждого слоя толщи по формуле:

(7)

где сусл - сопротивляемость сдвигу слоя грунта, определенная с помощью прибора лопастного типа в условиях природного залегания;

b0 - некоторая функция проектного очертания насыпи, характеризуемого отношением 2a/B и относительной глубины расположения слоя V, определяемая по графику рис. 5.

За расчетное значение функции b0 для данного слоя принимается ее максимальное значение в пределах этого слоя.

В тех случаях, когда отсутствуют данные испытаний лопастными приборами и используются табличные данные по сопротивляемости грунтов сдвигу в условиях консолидированных испытаний, необходимо в формулу (7) вместо сусл подставлять величину сцепления, взятую из табл. 1 - 5, полагая j = 0°.

68. Величина расчетной действующей нагрузки определяется для двух возможных вариантов возведения насыпи:

а) при быстрой отсыпке насыпи с запасом на осадку, когда темп отсыпки опережает скорость осадки, в связи с чем не успевает проявиться эффект взвешивания нижней части насыпи:

б) при медленной отсыпке насыпи, когда интенсивность отсыпки соответствует скорости осадки и эффект взвешивания успевает проявиться:

49

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

(9)

где gн - объемный вес грунта насыпи;

- то же ниже уровня грунтовых вод;

hг.в - расстояние от поверхности грунта до горизонта грунтовых вод;

hрасч - расчетная высота насыпи.

Рис. 5. График функции b при j = 0°:

1 - 2a/B = 10,0; 2 - 2a/B = 3,0; 3 - 2а/B = 1; 4 - 2a/B = 0,6; 5 - 2a/B = 0,2

50

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Величина hрасч устанавливается в соответствии с формулой (3) (п. 61). При этом для автомобильных дорог величина рп, определяющая толщину условного слоя, эквивалентного по воздействию подвижной нагрузке, принимается равной:

69.Если уровень грунтовых вод сильно колеблется, за расчетную

величину hг.в в формуле (9) необходимо принимать ее наибольшие значения (наиболее низкое положение грунтовых вод).

70.В соответствии с двумя возможными схемами сооружения насыпи определяют:

а) коэффициент безопасности при быстрой отсыпке насыпи

;

б) коэффициент безопасности при медленной отсыпке насыпи,

.

При определении на I стадии проектирования коэффициента безопасности при медленной отсыпке насыпи повышение несущей способности основания в результате консолидации грунта не учитывается.

в) Определение типа основания в зависимости от устойчивости

71. В зависимости от величины коэффициентов безопасности, определенных для условии быстрой и медленной отсыпки, основание (в целом) относят к одному из трех типов в соответствии

стабл. 9.

КI типу слабая толща относится в том случае, когда коэффициент безопасности при быстрой отсыпке насыпи больше или равен 1, т.е. имеется возможность использовать слабую толщу в качестве основания насыпи проектируемой высоты, не опасаясь нарушения устойчивости. Окончательно конструкцию и метод сооружения принимают с учетом результатов дополнительных лабораторных испытаний грунтов на компрессию и консолидацию

51

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

и соответствующих расчетов, которые осуществляются на второй стадии проектирования.

Ктипу IIA слабую толщу можно отнести в том случае, когда коэффициент безопасности при быстрой отсыпке меньше 1, но при медленной отсыпке больше или равен 1. Тогда слабую толщу можно использовать в качестве основания, назначая определенный режим отсыпки, что входит в задачу второй стадии проектирования, на которой окончательно решается вопрос о конструкции и методе сооружения.

Ктипу IIБ слабую толщу относят в том случае, когда значение коэффициента устойчивости при расчете на медленную отсыпку оказывается в пределах от 0,99 до 0,20. Тогда вопрос о возможности использования слабого грунта в основании, а также

оконструкции и методах сооружения насыпи решается на второй стадии проектирования на основе данных лабораторных испытаний и расчетов.

Таблица 9

Типы слабых оснований

52

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

повышение сопротивляемости сдвигу в процессе уплотнения грунта основания под нагрузкой от веса насыпи не учитывается.

При разработке окончательной конструкции и методов сооружения насыпей на основаниях типов IIА, IIБ необходимо, кроме компрессионных и консолидационных, проводить сдвиговые лабораторные испытания (приложение 1).

К III типу толщу относят в том случае, если коэффициент безопасности даже при расчете на медленную отсыпку не превышает 0,2. В этом случае практически обычно невозможно обеспечить достаточную устойчивость основания и необходимо удалить слабый грунт (полностью или наиболее слабый слой) или изменить конструкцию насыпи.

53

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

72. При проектировании насыпей высотой до 3 м на торфяных болотах глубиной до 4 м без проведения испытаний грунтов лопастными приборами допускается устанавливать тип основания путем предварительного определения типа болота простейшими способами (визуально, по влажности и т.п.). Болота следует классифицировать в соответствии с табл. 10.

Таблица 10

Строительная классификация торфяных болот

* Наименования групп приведены в табл. 1.

73. При использовании классификации болот для определения типа основания следует болота типа IA относить к первому типу

54

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

оснований, болота типа IБ - ко второму типу оснований, а болота II и III типов - к третьему типу оснований.

Таблица 11

Классификация мокрых солончаков

использовании в

55

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Солончаки типа IA следует относить к первому типу оснований, солончаки типов IБ и II - ко второму типу оснований.

В. Выбор вариантов конструктивных решений

а) Общие положения

75. В зависимости от типа основания сравниваются по техникоэкономическим показателям различные варианты конструктивных решений. При этом рассматривается вопрос о применении типовых конструкций или о необходимости индивидуального решения.

В зависимости от типа основания по устойчивости сопоставляются следующие варианты:

О с н о в а н и я I т и п а

Насыпи, возведенные непосредственно на естественном основании (слабой толще) без дополнительных мероприятий.

Насыпи, сооружаемые на слабой толще с дополнительными мероприятиями по ускорению осадки:

а) насыпи с временной пригрузкой;

б) устройство вертикальных песчаных дрен и дренажных прорезей;

в) частичное удаление слабого грунта.

Насыпи с полным удалением слабого грунта (механическим, гидромеханическим или взрывным способом).

О с н о в а н и я I I т и п а

Применимы те же решения, что и при основаниях I типа. В тех случаях, когда слабый грунт полностью или частично используется в качестве основания насыпи, необходимо предусматривать специальные технологические или конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости основания.

Технологическим мероприятием этого рода является возведение насыпи с определенной интенсивностью, обеспечивающей предварительную консолидацию грунта основания.

57

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Конструктивными мероприятиями могут быть:

уположение откосов насыпи;

сооружение насыпи с пригрузочными бермами;

частичное удаление слабого грунта;

сооружение легких насыпей;

насыпи на сланях;

насыпи на сваях.

О с н о в а н и я I I I т и п а

В качестве вариантов решения должны быть рассмотрены:

а) посадка насыпи на прочный грунт или удаление наиболее слабого слоя путем выдавливания слабого грунта в стороны весом насыпи;

б) посадка насыпи на прочный грунт с применением взрывов под насыпью.

76. При использовании метода отдавливания слабого грунта насыпью толщина насыпного слоя, необходимого для отдавливания слабого грунта из-под насыпи, ориентировочно может быть определена по формуле:

(10)

где cW - расчетная величина сцепления грунта основания;

jW - угол внутреннего трения грунта основания;

gн - объемный вес грунта насыпи;

bср - полуширина насыпи по средней линии;

Н - мощность слабого слоя.

58

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Толщина насыпного слоя во всех случаях не должна быть меньше:

(11)

Если для расчета используются результаты испытания грунта крыльчаткой, необходимо вместо формул (10) и (11) применять соответственно формулы (12) и (13):

(12)

(13)

где сусл - величина сопротивляемости грунта сдвигу, определенной с помощью крыльчатки.

Учитывая уплотнение слабого грунта и снижение его влажности в процессе возведения насыпи, рекомендуется периодически контролировать величину сусл путем испытания крыльчаткой и вносить соответствующие поправки в расчет.

б) Типовые конструкции земляного полотна

77. В процессе проектирования на первой стадии выделяются участки с определенными условиями, позволяющими применять типовые решения.

Типовые конструкции и условия их применения приведены в пп. 78 - 118.

При применении типовых конструкции следует учитывать, что во всех случаях, когда конструкция предусматривает

59

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

использование слабого грунта в основании, ряд элементов конструкции требует определения расчетом, т.е. привязки к местным условиям (величина осадки, количество дрен и т.д.).

Ж е л е з н о д о р о ж н о е з е м л я н о е п о л о т н о н а т о р ф я н ы х б о л о т а х

78.На болотах I и III типов глубиной до 4 м и II типа глубиной до 3 м при соблюдении указанных ниже требований насыпи проектируются по типовым поперечным профилям.

79.Типовые профили применяются для линий I, II и III категорий

(рис. 6 - 11).

На поперечниках, представленных на рис. 6 и 7, форма траншеи выторфовывания изменена по сравнению с типовой [2]. Изменение принято для возможности механизации работ.

80. При больших уклонах минерального дна, а также в случае отсыпки насыпи в воду при поперечном уклоне дна водоема круче 1:10 в непроточной воде и 1:20 при наличии течения подготовка основания ведется по индивидуальному проекту.

При этом должно быть предусмотрено устройство уступов в основании с предварительным удалением торфа или ила, а в необходимых случаях - устройство контрбанкетов из камня, присыпка низководных берм или другие меры, обеспечивающие устойчивость насыпи; при возможности заиливания дренирующих грунтов в основании насыпи предусматривается отсыпка нижней части из камня.

81. Ширина основной площадки насыпей на болотах в пределах прямых участков на перегонах принимается в зависимости от категории дороги и вида грунта насыпи с расчетом обеспечения, требуемых согласно табл. 12 норм после полной осадки.

60

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 6. Насыпь из дренирующего грунта высотой 0,8 - 2,0 м на болотах I типа глубиной до 2,0 м с погружением на минеральное дно при поперечном уклоне основания не круче 1:10 на линиях I и

IIкатегорий.

Пр и м е ч а н и я. 1. hсп - высота сливной призмы 0,15 м плюс разность толщин балластного слоя на данной насыпи и на смежных с ней участках земляного полотна из недренирующих грунтов.

2. Возведение насыпи из мелких непылеватых песков и из супесей с содержанием более 50 % частиц крупнее 0,25 мм допускается при высоте насыпи свыше 1,2 м, при этом ширина и конструкция основной площадки принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10).

Ширина земляного полотна на линиях III и IV категорий принимается соответственно 6,0 и 5,5 м.

Рис. 7. Насыпь из дренирующего грунта высотой 1,2 - 3,0 м на болотах I типа глубиной до 4 м с частичным выторфовыванием при поперечном уклоне минерального дна болота не круче 1:10 на линиях I и II категорий.

П р и м е ч а н и я . 1. При глубине болота до 2 м данный тип насыпи применяется в случае экономической целесообразности вместо приведенного на рис. 6.

2. Величина осадки насыпи S определяется на основании расчетов с использованием данных о модуле сжимаемости торфа.

Для предварительных расчетов величина S принимается равной 25 % от толщины обжимаемого слоя торфа под насыпью y.

3. При возведении насыпи из мелких непылеватых песков и из супесей с содержанием более 50 % частиц крупнее 0,25 мм и до 6 % глинистых частиц диаметром менее 0,005 мм ширина и конструкция основной площадки принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10).

61

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

* Снятие растительно-корневого слоя.

Рис. 8. Насыпь из дренирующего грунта высотой более 3 м на болоте I типа глубиной до 4 м без выторфовывания при поперечном уклоне минерального дна болота не круче 1:10 на линиях I и II категорий.

П р и м е ч а н и я. 1. При глубине болота или высоте насыпи более 4 м величина осадки основания насыпи S устанавливается индивидуальным проектом.

2.Величину осадки S, ширину и конструкцию основной площадки определяют

всоответствии с пп. 2 - 3 примечания к рис. 7.

62

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 9. Насыпь из глинистых грунтов высотой более 3 м на болоте I типа глубиной до 4 м без выторфовывания при поперечном уклоне минерального дна болота не круче 1:10.

П р и м е ч а н и я . 1. Данный тип насыпи применяется в случае техникоэкономической целесообразности вместо типа, приведенного на рис. 8.

2.Значение Z равно высоте капиллярного поднятия для используемого дренирующего грунта плюс 1,0 м, а при обеспечении отвода воды от насыпи плюс 0,5 м.

3.Величина осадки насыпи S определяется аналогично п. 2 примечания к рис. 7.

4.При высоте насыпи от 6 до 12 м крутизна откосов принимается: верхних 6

м- 1:1,5, ниже - 1:2.

Таблица 12

63

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 10. Насыпь из дренирующих грунтов высотой более 0,8 м на болотах глубиной до 3,0 м с погружением на минеральное дно болота при поперечном уклоне основания не круче 1:15

П р и м е ч а н и я . 1. В основании насыпи на всю ширину ее производится вырезка растительно-корневого покрова и торфяной залежи устойчивой консистенции.

2. Возведение насыпи из мелких непылеватых песков, из супесей с содержанием более 50 % частиц диаметром крупнее 0,25 мм допускается при высоте насыпи свыше 1,2 м; при этом ширина и конструкция основной площадки насыпи принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10).

64

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

3.Торфоприемники устраивают глубиной а на всю толщину растительнокорневого слоя, но не менее 1.

4.Поперечный профиль дан для насыпи из песков крупных и средней крупности. При возведении насыпи из песков с углом естественного откоса меньше 34° откосы насыпи соответственно уполаживаются.

5.На линиях III и IV категорий ширина насыпи принимается 6,0 и 5,5 м.

82.В случае, если при назначении запаса на осадку, равного

Sрасч, временно недопустимо искажается продольный профиль, пока осадка Sрасч не произошла, устанавливают лишь допустимую величину запаса Sдоп и расширяют основную площадку, чтобы ее осадку на величину Sрасч - Sдоп можно было компенсировать подъемкой пути на балласт.

83.Высота насыпи над поверхностью болота I типа должна приниматься следующей:

а) при полном удалении торфа - не менее 0,8 м (полное выторфовывание рекомендуется производить при глубине болота менее 2 м);

б) при частичном выторфовывании - не менее 1,2 м;

в) без выторфовывания на линиях I и II категорий - более 3 м, III категории - 2,0 м и IV категории - 1,5 м;

Рис. 11. Насыпь из дренирующих грунтов высотой более 0,8 м на болотах III типа глубиной до 4 м с погружением на минеральное дно болота с предварительным удалением плавающей торфяной корки при поперечном уклоне основания не круче 1:20.

П р и м е ч а н и я. 1. При возведении насыпи с погружением на минеральное дно болота без удаления торфяной корки слой насыпного грунта над коркой должен быть не менее 3 м. В этом случае вдоль подошвы откоса насыпи следует предусматривать устройство продольных прорезов на всю толщину растительнокорневого слоя.

65

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

2.При возведении насыпи дренирующими грунтами, обладающими углом естественного откоса меньше 30° для сухих песков и 26° под водой, откосы проектируются с соответствующим уположением. При грунтах с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сутки ширина и конструкция сливной призмы принимается как для глинистых грунтов (см. рис. 10).

3.Ширина бермы bб принимается: 1 м - при глубине болота до 3; 2 - при глубине более 3 м.

4.На линиях III н IV категорий ширина земляного полотна принимается 6,0 и 5,5 м.

г) возможность возведения насыпи без выторфовывания при высоте менее 3 м для линий I и II категорий должна быть обоснована проектом;

д) при затопляемом болоте бровку насыпи следует возводить над горизонтом затопления на высоту не менее 1 м;

е) высота должна удовлетворять требованиям пп. 2, 7 СНиП II-

Д.1-62.

84.При возведении насыпей на болотах I типа без выторфовывания у подошвы насыпи с обеих сторон устраивают продольные прорези на всю глубину растительного корневого слоя, но не менее 1 м.

85.Глубина выторфовывания на болоте I типа ориентировочно определяется по табл. 13.

66

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Т а б л и ц а 13

* Снятие растительно-корневого слоя.

Во всех случаях выторфовывания необходимо производить технико-экономическое сравнение этих решений с вариантами возведения насыпи высотой 3 м и более без выторфовывания.

86. Величина осадки насыпи на болоте I типа определяется на основании расчетов с использованием данных о сжимаемости торфа (компрессионных испытаний) в соответствии с пп. 123 - 131.

Для предварительных расчетов величины осадки насыпи высотой до 4 м на болотах глубиной до 4 м могут быть использованы данные табл. 14.

87.При сооружении насыпей на болотах I типа с полным или частичным выторфовыванием профиль траншеи назначается в зависимости от ее глубины и способа работ по выторфовыванию. Объем земляных работ подсчитывают по принятым в проекте профилям выторфовывания с учетом величины осадки насыпи (см. рис. 6 и 7).

88.Объем земляных работ за счет осадки основания при сооружении насыпей на болотах I типа без выторфовывания

67

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

подсчитывают по площади поперечного сечения, схематически изображенного на рис. 8 и 9.

89.При отсыпке насыпи на болотах I типа в тех случаях, когда можно обеспечить отвод поверхностных вод, необходимо с обеих сторон насыпи устраивать водоотводные канавы шириной по дну не менее 0,8 м и глубиной не менее 0,8 м.

90.На болотах II типа глубиной до 3 м насыпи независимо от их высоты должны быть посажены на минеральное дно (см. рис. 10).

При этом возвышение бровки насыпи над уровнем болота должно быть не менее 0,8 м.

91.Для ускорения выдавливания слабого торфа следует с обеих сторон насыпи устраивать канавы и торфоприемники шириной 2

ми глубиной на всю толщину растительно-корневого слоя, но не менее 1 м.

92.На болотах II типа в лесных районах на железных дорогах III и IV категорий вместо посадки насыпей на минеральное дно разрешается возведение насыпей на сланях при условии постоянного нахождения сланей ниже уровня воды в болотах. Конструкция сланей устанавливается проектом.

Высота насыпи над сланями должна быть не менее 2 м. Применение сланей для первого пути предопределит в дальнейшем устройство второго пути на раздельном полотне.

93. Необходимо, чтобы насыпи на болотах III типа были посажены на минеральное дно болота вместе с плавающей торфяной коркой или после ее удаления (см. рис. 11).

Если оставлена торфяная корка-сплавина, слой насыпного грунта над ней должен составлять не менее 3 м.

Крутизна откосов надводной и подводной частей насыпи на болоте III типа назначается по табл. 15.

Таблица 15

68

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 12. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 3 м на болотах I типа глубиной до 1 м.

П р и м е ч а н и я. 1. Вдоль насыпи устраивается продольная осушительноводоотводная канава при возможности обеспечения продольного уклона не менее 0,001. При мощности торфа более 0,8 м глубина канавы должна приниматься не менее толщины слоя торфа.

2.Торф вырезается до минерального дна болота на всю ширину присыпаемой части насыпи, но не менее 4 м и удаляется за пределы территории работ, либо применяются противопожарные мероприятия во избежание его возгорания.

3.На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке

иудалению.

69

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 13. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 3 м на болотах I типа глубиной до 4 м.

П р и м е ч а н и я. 1. Вдоль насыпи устраивается осушительно-водоотводная канава при возможности обеспечения отвода поверхностных вод по условиям рельефа местности.

2.Торф вырезается на всю ширину присыпаемой части насыпи, но не менее 4 м. Глубина выторфовывания под второй путь определяется по данным инженерно-геологического обследования. Ориентировочно глубину выторфовывания можно принимать равной половине фактической осадки насыпи по оси существующего первого пути. Оставшийся под насыпью торф уплотняется ее весом. Выторфовывание следует производить посекционно - отдельными участками длиной 20 - 100 м в зависимости от мощности, плотности

иустойчивости торфа.

3.Вырезанный торф при наличии угрозы возгорания удаляется за пределы территории работ либо применяются противопожарные мероприятии.

4.На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке

иудалению.

70

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 14. Насыпь из дренирующих грунтов высотой 3 - 12 м на болотах I типа глубиной до 4 м.

П р и м е ч а н и я . 1. Вдоль насыпи устраивается продольная осушительноводоотводная канава при возможности обеспечения продольного уклона не менее 0,001 м.

2.На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке

иудалению.

3.Для ускорения осадки торфа производится удаление растительнокорневого слоя на всю ширину присыпаемой части насыпи или у подошвы откоса проектируемой части насыпи устраивается продольный прорез на всю глубину растительно-корневого слоя.

4.Для насыпи высотой более 5,0 м требуется провести расчеты устойчивости основания.

71

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 15. Насыпь из дренирующих грунтов высотой 0,8 - 12 м на болотах III типа глубиной до 4 м.

П р и м е ч а н и я. 1. Насыпь из недренирующего грунта, а также из мелких непылеватых песков, отвечающих требованиям дренирующего грунта, проектируется индивидуально, при этом обязательно устройство бермы в связи с неизбежным уположением откоса в подводной части насыпи от динамического воздействия проходящих по ней поездов.

2.Торфяная корка вырезается на всю ширину присыпаемой части насыпи. Насыпь погружается до минерального дна болота.

3.На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке

иудалению.

4.Крутизна откоса подводной части насыпи назначается в соответствии с родом грунта по таблице, приведенной в данном примечании.

5.Ширина бермы bб принимается: 1 м при глубине болота до 3 м; 2 м при глубине более 3 м.

94.Насыпь под второй путь на болотах можно сооружать путем присыпки существующей насыпи, располагая второй путь на расстоянии нормального междупутья от первого и на расстоянии, превышающем нормальное междупутье, или отсыпая насыпь на самостоятельном обходе. Присыпка полотна второго пути к существующему допускается в тех случаях, когда нет угрозы возникновения деформации земляного полотна первого пути в результате пристройки второго пути. Такая присыпка не допускается при уклонах минерального дна болота круче 1:15 - 1:20, при перекосах существующего полотна и других деформациях, а также при расположении насыпей нa сланях. На болотах II и III типов нормальное междупутье может приниматься только в тех случаях, когда существующая насыпь построена на минеральном дне.

95.При присыпке насыпи второго пути к существующей насыпи на болотах I типа без выторфовывания у подошвы откоса второго пути устраивается прорезь на глубину растительного корневого слоя, но не менее 1 м с выемкой или без выемки торфа.

96.Глубина выторфовывания под второй путь определяется по данным инженерно-геологического обследования. Ориентировочно ее можно принимать равной половине фактической осадки насыпи по оси существующего первого пути.

72

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Торф, вынутый из канав, траншей и прорезей при возведении насыпей на болотах, следует разравнивать слоем толщиной не более 0,5 м.

97. Насыпи под второй путь сооружаются по типовым поперечным профилям на линиях I и II категорий из дренирующих грунтов, а для надводной части - из грунтов однородных с телом существующего полотна (рис. 12 - 15).

Ж е л е з н о д о р о ж н о е з е м л я н о е п о л о т н о н а м о к р ы х

со л о н ч а к а х

98.Конструкцию земляного полотна на мокрых солончаках устанавливают с учетом наивысшего уровня грунтовых вод, а также степени, характера и глубины засолений грунтов в периоды наибольшего соленакопления в верхних горизонтах почвы.

Возведение насыпей из засоленных грунтов допускается при содержании легкорастворимых солей в количестве, меньшем 8 % при хлоридном и сульфатно-хлоридном засолении и меньшем 5 % при сульфатном, хлоридно-сульфатном и содовом засолении.

Степень засоленности грунтов определяется по среднему содержанию солей в разрабатываемом слое грунта.

99. Качественный характер засоления грунтов определяется по табл. 16, где содержание ионов выражено в миллиэквивалентах на 100 г сухого грунта.

Таблица 16

Засоление

73

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Засоление

100. На мокрых солончаках насыпи возводятся по типовым поперечникам (рис. 16 - 20).

Ж е л е з н о д о р о ж н о е з е м л я н о е п о л о т н о н а и о л ь д и е в ы х г л и н а х

101. На участках залегания иольдиевых глин рекомендуется применять следующие типы насыпей:

а) с пригрузочными бермами;

б) погруженные в слабое основание.

Тип насыпей выбирают на основании технико-экономических расчетов.

74

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 16. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 6 м на засоленных грунтах и пухлых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

П р и м е ч а н и я. 1. При дренирующих грунтах, удовлетворяющих требованиям к материалам балластного слоя, основная площадка проектируется шириной 6,0 м. При грунтах с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сутки ширина и конструкция основной площадки принимаются как для глинистых грунтов.

2.При подготовке основания насыпи вырезке подлежат грунты с содержанием легкорастворимых в воде солей более 10 %, при этом глубина вырезки V засоленных грунтов и пухлых солончаков устанавливается по солевым профилям, составленным по данным результатов инженерногеологического обследования и химических анализов грунтов основания.

3.Минимальная высота насыпи h1 = Z + 0,5 - V, где Z - высота капиллярного поднятия в грунте, используемом для возведения насыпи, V - глубина вырезки засоленного грунта, м.

4.При возведении насыпи из песков с углом естественного откоса 34° (для сухих песков) откосы насыпи соответственно уполаживаются.

Рис. 17. Насыпь из глинистых грунтов высотой до 6 м на засоленных и пухлых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

75

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

П р и м е ч а н и я. 1. Данный тип насыпи применяется в случае экономической целесообразности вместо изображенного на рис. 16.

2.При подготовке основания насыпи вырезке подлежат грунты, указанные в п. 2 примечания к рис. 16.

3.Нижняя часть насыпи сооружается из дренирующего грунта на высоту Z, равную высоте капиллярного поднятия воды в нем плюс 0,25 м.

Рис. 18. Насыпь из глинистых грунтов высотой до 6 м на засоленных грунтах и пухлых солончаках в случае залегания грунтовых вод на глубине, превышающей высоту капиллярного поднятия.

П р и м е ч а н и я. 1. При подготовке основания насыпи вырезке подлежат грунты, указанные в п. 2 примечания к рис. 16.

2.На засыпаемом откосе с существующей насыпи должен быть убран балластный шлейф и устроены уступы шириной не менее 1 м с уклоном 0,01 - 0,02 наружу.

3.При возведении земляного полотна из грунта, однородного с грунтом существующей насыпи, откос должен иметь крутизну не более крутизны существующего устойчивого откоса.

102. Если верхний слой слабого основания представлен более плотными грунтами (коркой) мощностью не менее 1,5 м, насыпь с бермами должна иметь минимальную толщину (с учетом осадки в болото) 3,0 м. Высота насыпи над поверхностью должна быть не менее 1,5 м.

76

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

При широких бермах минимальная толщина насыпи может быть снижена до 2,5 м. Наибольшая допустимая толщина насыпи, ширина и толщина берм устанавливаются расчетом устойчивости.

103. При наличии торфяного покрова на поперечных разрезах указывается толщина берм, а не их проектные отметки. В этом случае в проекте должна быть предусмотрена установка специальных реперов и марок, по которым контролируется отсыпка берм и ведутся наблюдения за их осадкой (пп. 182 - 186).

Рис. 19. Насыпь из глинистых грунтов высотой до 6 м на мокрых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

П р и м е ч а н и я. 1. Данный тип насыпи применяется в случае экономической целесообразности вместо типа, приведенного на рис. 18.

2.Вырезке подлежат грунты, указанные в п. 2 примечания к рис. 16.

3.Нижняя часть насыпи сооружается из дренирующего грунта на высоту Z, равную высоте капиллярного поднятия воды в нем плюс 0,25 м.

4.При возведении насыпи из грунта, однородного с грунтом существующей насыпи, откос насыпи должен иметь крутизну не более крутизны существующего устойчивого откоса.

5.На засыпаемом откосе насыпи должен быть убран балластный шлейф и устроены уступы шириной не менее 1,0 м с уклоном 0,01 - 0,02 наружу.

6.Возведение насыпи под второй путь предусматривается в засушливый период года, когда грунты основания насыпи в зоне проектируемой вырезки сухие.

77

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

7. При отсутствии у существующей насыпи капилляропрерывателя, а также деформаций, связанных с засоленностью грунтов, при пристройке полотна под второй путь из грунта, однородного с грунтом существующего земляного полотна, капиллярный прерыватель устраивать не требуется.

Рис. 20. Насыпь из дренирующих грунтов высотой до 6 м на мокрых солончаках в условиях периодического обводнения основания грунтовыми водами с выходом их на дневную поверхность.

Пр и м е ч а н и я. 1. В основании насыпи вырезке подлежат те же грунты, что

ив п. 2 примечания к рис. 10.

2.На засыпаемом песчаном откосе насыпи растительность подлежит срезке

иудалению.

3.При дренирующих грунтах, удовлетворяющих требованиям к материалам балластного слоя, основная площадка земляного полотна устраивается горизонтальной выше отметки профильной бровки насыпи на величину hсп равную высоте сливной призмы 0,15 м плюс разность толщин балластного слоя на данной насыпи и на смежных с ней участках из недренирующих грунтов.

4.При грунтах с коэффициентом фильтрации менее 3 м/сутки ширина и конструкция основной площадки принимаются как для глинистых грунтов (см. рис. 10).

5.Возведение насыпи под второй путь предусматривается в засушливый период года, когда грунты основания насыпи в зоне проектируемой вырезки сухие.

6.При возведении насыпи из камня, щебня и гравия слабовыветривающихся пород на мокрых солончаках и засоленных грунтах вырезка засоленного грунта

78

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

из основания не производится, но предусматривается запас грунта на осадку, а для насыпей высотой более 3 м проверяется устойчивость основания.

104.В тех случаях, когда слабые грунты прикрыты торфяными образованиями, представленными разложенным, сильно увлажненным торфом неустойчивой консистенции, необходимо произвести расчет на выдавливание торфа.

105.Насыпи, погруженные в основание, рекомендуется применять на участках с малой мощностью иольдиевых глин (4 - 6 м), прикрытых сверху тонкой плотной коркой толщиной 0,5 - 1 м.

106.В случае необходимости в проекте даются рекомендации по производству работ: темпы возведения земляного полотна и толщина отсыпаемых слоев, перерывы в работах для частичной консолидации грунта основания и др.

З е м л я н о е п о л о т н о а в т о м о б и л ь н ы х д о р о г н а

бо л о т а х

107.Типовой поперечный профиль (рис. 21) применяется при сооружении автомобильных дорог на болотах I типа глубиной до 4

мв случаях полного удаления слабого грунта в основании насыпи. Крутизну откосов ниже поверхности болота принимают от 1:0 до обратного 1:0,5 в зависимости от прочности торфа. Крутизну откосов верхней части устанавливают в зависимости от высоты насыпи в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5-62.

108.Типовой поперечный профиль (рис. 22) применяется при сооружении дорог III - IV категорий на болотах I и II типов глубиной до 4 м при высоте насыпи до 3 м в случае полного удаления слабого грунта. Ширина траншеи выторфовывания должна быть не менее ширины земляного полотна понизу. Крутизна откосов в насыпи - 1:1,5. Призмы из торфяного грунта, удаленного из-под насыпи, укладываемые на откосы, не должны превышать отметки низа дорожной одежды.

109.Типовой поперечный профиль (рис. 23) применяется при сооружении дорог на болотах I и II типов глубиной до 4 м при частичном удалении слабого грунта. Крутизну откосов верхней части принимают в зависимости от высоты насыпи и условий устойчивости, но не круче 1:1,5. Крутизну откосов ниже поверхности болота устанавливают от 1:0 до обратного 1:0,5 в зависимости от прочности торфов. Толщина оставляемого слоя торфа устанавливается индивидуально с соблюдением требования

79

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

о минимально допустимой мощности насыпного слоя, приведенных в табл. 7, стр. 32. Глубина болота в этом случае принимается с вычетом толщины удаляемого слабого слоя.

110. Типовой поперечный профиль (рис. 24) применяется на болотах II и III типов в случае преобладания в толще жидких торфов, практически не обладающих несущей способностью. На болотах II типа требуются специальные мероприятия, облегчающие посадку насыпи на минеральное дно: разрыхление верхнего слоя, устройство торфоприемников и т.п. Крутизна откосов нижней подводной части насыпи назначается в зависимости от консистенции слоев, слагающих толщу, от 1:2 при текучей консистенции до 1:0,75 при мягкопластичной консистенции.

Рис. 21. Насыпь на болотах I типа глубиной до 4 м с полным выторфовыванием механическим способом с вывозкой удаленного торфа

Рис. 22. Насыпь на болотах I типа глубиной до 4 м с полным выторфовыванием с укладкой и планировкой вынутого торфа на откосах

80

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 23. Насыпь на болотах I и II типов с частичным выторфовыванием

Рис. 24. Насыпь на болотах II и III типов с посадкой на минеральное дно

Рис. 25. Насыпь на болотах I и II типов без выторфовывания

111. При сооружении дорог IV - V категорий на болотах со сплавиной разрешается оставлять сплавинную корку под насыпью при обеспечении минимальной толщины насыпного слоя и соответствии с табл. 7.

На дорогах III - V категорий бермы (см. рис. 24) могут не устраиваться.

112. Типовой поперечный профиль (рис. 25) можно применять на дорогах всех категорий при любой мощности слабой толщи в тех случаях, когда решено полностью использовать слабый грунт в основании насыпи. Элементы верхней части земляного полотна

81

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

принимают в зависимости от высоты насыпи по СНиП II-Д.5-62. Размеры нижней части устанавливают по расчету, а очертание - в виде трапеции с меньшим основанием, равным ширине земляного полотна поверху.

113.Типовой поперечный профиль (рис. 26) применяется на болотах I и II типов глубиной до 3 м. Расстояние между прорезями

ичисло прорезей определяют расчетом. Ориентировочно можно принимать: при ширине земляного полотна 8 м - 3 - 4 прорези, при ширине 10 - 12 м - 4 - 5 прорезей. Очертание верхней части насыпи - в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5-62. Величина осадки определяется по расчету. Очертание нижней части насыпи принимается в виде трапеции с меньшим основанием, равным ширине земляного полотна поверху.

114.Типовой поперечный профиль (рис. 27) применяется на болотах I и II типов при глубине болот от 3 до 6 м. Расстояние между дренами, их число и размеры определяются расчетом. Ориентировочно можно принимать диаметр дрен 0,3 - 0,4 м и расстояние между ними 2 - 3 м. Очертание верхней части насыпи принимается в соответствии с требованиями СНиП II-Д.5. Величину осадки определяют расчетом. Очертание нижней части насыпи принимается в виде трапеции с меньшим основанием, равным ширине земляного полотна поверху. Дрены располагают в шахматном порядке.

115.На дорогах V категории и на временных подъездных путях можно применять типовые конструкции земляного полотна, предусматривающие устройство сланей (жестких настилов). Для постоянных и временных дорог и подъездных путей при однополосном и двухполосном движении также применяются типовые конструкции (рис. 28 - 30).

З е м л я н о е п о л о т н о а в т о м о б и л ь н ы х д о р о г н а

мо к р ы х с о л о н ч а к а х

116.Типовые поперечные профили земляного полотна, представленные на рис. 31, а и б применяются при высоте насыпи до 3 м на мокрых солончаках типа IA при наличии верхнего более сухого слоя грунта. Конструкции типа б применяются при необеспеченном водоотводе. Они отличаются от конструкций на обычных солончаках (см. ВСН 97-63) малой глубиной резервов (20

-40 см), ограничиваемой уровнем грунтовых вод и влажностью грунта.

82

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

При удовлетворительной проходимости мокрого солончака I типа для гусеничных машин насыпь можно возводить из боковых резервов, а при отсутствии сухого грунта - из переувлажненных грунтов. В этом случае, чтобы достигнуть необходимого уплотнения, грунт осушают до допустимой влажности путем естественного подсушивания, устраивают поглощающие прослойки из песка или применяют химические добавки.

Рис. 26. Насыпь на болотах I и III типов глубиной до 3 м с дренажными прорезями

Рис. 27. Насыпь на болотах I и II типов глубиной до 6 м с вертикальными дренами

83

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 28. Земляное полотно на сплошном деревянном настиле. Конструкция для постоянных дорог

Рис. 29. Земляное полотно на жестком колейном настиле для временных дорог и подъездных путей при однополосном движении:

1 - поперечины; 2 - подкладки; 3 - продольные лежни; 4 - колейный настил

84

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 30. Земляное полотно на жестком колейном настиле (для временных дорог и подъездных путей при двухполосном движении)

Рис. 31. Рекомендуемые поперечные профили земляного полотна на мокрых солончаках:

а - при высоте насыпи до 3 м на мокрых солончаках типа IA и наличии верхнего более сухого слоя грунта; б - то же при необеспеченном водоотводе; в - то же,

85

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

если нельзя возвести насыпь из боковых резервов; г - при содержании хлоридных и сульфатно-хлоридных солей более 5 % и более 2 % солей при сульфатном и хлоридно-сульфатном засолении

- песок

- грунт с битумом

117. При высоте насыпи до 3 м на мокрых солончаках типа IA, если нельзя возвести насыпь из боковых резервов, применяется поперечник типа в (см. рис. 31). Предпочтение отдают дренирующим незасоленным или слабозасоленным грунтам. При отсутствии таких грунтов для отсылки насыпи допускается применять засоленный грунт межсоровых возвышений с допустимой степенью засоления, предусмотренной ВСН 97-63.

При высоте насыпи более 3 м на солончаках типа IA, а также при высоте насыпи до 12 м на солончаках типов IБ и II поперечный профиль, изображенный на рис. 31, в, применяют лишь при достаточной устойчивости основания, проверяемой расчетом.

118. Поперечный профиль (см. рис. 31, г) применяется при возведении насыпей из грунтов, содержащих более 5 % солей при хлоридном и сульфатно-хлоридном засолении и 2 % солей при сульфатном и хлоридно-сульфатном засолении на мокрых солончаках всех типов при обеспеченной устойчивости основания и при невозможности обеспечения требуемого возвышения низа дорожной одежды над уровнем грунтовых вод (см. ВСН 97-63). В этом случае предусматривается устройство на всю ширину земляного полотна капилляропрерывающей прослойки толщиной 15 - 20 см из щебня, гравия или другого каменного материала с размером фракций 5 - 70 мм. При отсутствии каменных материалов устраивается прослойка толщиной 15 - 20 см из крупнозернистого песка. Капилляропрерывающую прослойку можно устраивать по типу изолирующей из грунта, обработанного битумом или нефтью. Толщина такой прослойки принимается в пределах 5 - 8 см. Капилляропрерывающие прослойки устраиваются на расстоянии от подошвы, несколько превышающем величину предполагаемой осадки.

3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ НА СТАДИИ РАБОЧЕГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

А. Общие положения

86

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

119. На стадии рабочего проектирования принимают окончательные решения по конструкциям земляного полотна на участках слабых грунтов на основе уточненных расчетов, учитывающих материалы дополнительных инженерногеологических исследований.

В тех случаях, когда основание при проектировании на первой стадии отнесено к типу IIБ или к III типу (без принятия окончательной конструкции), проводится дополнительный расчет устойчивости с целью уточнения типа основания в зависимости от устойчивости.

При этом окончательно к III типу основание относят в том случае, когда коэффициент безопасности, определенный для условий медленной отсыпки и с учетом повышения сопротивляемости грунтов сдвигу при их консолидации,

окажется меньше 1. В остальных случаях основание относят ко II типу (основания I типа устанавливаются окончательно уже на первой стадии проекта).

120. При окончательном назначении конструкции земляного полотна в зависимости от типа основания рассматривают ряд вариантов, начиная с наиболее простых и экономичных с точки зрения конструкции и технологии сооружения.

Если применение простой конструкции не обеспечивает завершения интенсивной части осадки в заданный срок или устойчивости основания, разрабатываются варианты мероприятий технологического порядка, которые позволяют достичь желаемых результатов.

В случае, когда технологические меры не обеспечивают необходимых требований, рассматриваются варианты изменения конструкции основания, а затем (при необходимости) и насыпи.

Б. Насыпи, возводимые непосредственно на поверхности слабой толщи

а) Основания I типа

121. Конструкция верхней части насыпи, располагающейся над поверхностью основания I типа, принимается в соответствии с

87

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

обычными типовыми поперечниками, очертание нижней части - в виде трапеции, размер меньшего основания которой соответствует ширине полотна поверху, а высота - расчетной осадке.

122.При разработке проекта насыпи на второй стадии уточняют величину конечной осадки основания; устанавливают время завершения и ход во времени интенсивной части осадки; при насыпях высотой более 6 м дополнительно проверяют устойчивость с расчетом по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

123.Осадка основания насыпи определяется как суммарная вертикальная деформация по оси насыпи всей слабой толщи в пределах активной зоны.

Величина активной зоны устанавливается в каждом конкретном случае с учетом фактической мощности слабых слоев и условий их расположения. В качестве нижней границы активной зоны могут приниматься:

кровля прочного и малосжимаемого грунта, подстилающего слабый слой при относительно небольшой его мощности;

горизонт, на котором вертикальные нормальные напряжения от внешней нагрузки не превышают структурной прочности слабого грунта, определяемой по результатам компрессионных испытаний;

горизонт, на котором вертикальные нормальные напряжения составляют 20 % величины напряжений от собственного веса толщи.

124. В пределах активной зоны выделяют расчетные слои в соответствии с геологическим строением толщи и ее деформативными свойствами. Для каждого расчетного слоя определяется величина напряжения от внешней нагрузки и характеристики грунтов, входящие в расчетные зависимости.

При выделении расчетных слоев толщи исходят также из условия, чтобы значения модуля осадки или напряжений в пределах одного слоя не изменялись более чем на ±10 %.

125. Величину осадки можно установить, используя в качестве показателей сжимаемости величину относительной деформации или модуль осадки при сжатии грунта в компрессионном приборе ер, мм/м, и величину коэффициента уплотнения или сжимаемости

88

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

а, см2/кг, определяемую через коэффициент пористости также по данным испытаний на компрессию.

126. Осадку основания насыпи при использовании показателя сжимаемости ер определяют по формулам:

а) для условий одномерной задачи

(14)

б) для условий двухмерной задачи

(15)

где S - осадка, м;

Нi - толщина расчетного слоя, м;

- модуль осадки в вертикальном направлении при сжатии грунта в компрессионном приборе, мм/м;

- то же в горизонтальном направлении;

m - коэффициент Пуассона.

127. Расчетные значения модуля осадки на том или ином горизонте устанавливают по расчетным компрессионным кривым данного слоя при значениях нормальных напряжений,

89

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

соответствующих расчетным их значениям для рассматриваемых горизонтов по оси насыпи и определяемых по формуле:

где pрасч - расчетная удельная нагрузка на поверхности основания;

a - безразмерный коэффициент, зависящий от относительной глубины расположения рассматриваемого горизонта и определяемый в соответствии с приложением 8.

128.Расчетную нагрузку на поверхности основания определяют

вразных условиях по соответствующим формулам:

а) когда подошва насыпи не опускается ниже уровня грунтовых вод, - по формуле (8);

б) когда подошва насыпи погружается ниже уровня грунтовых вод, а горизонт грунтовых вод не совпадает с поверхностью земли, - по формуле (9);

в) когда горизонт грунтовых вод совпадает с поверхностью земли, - по формуле:

(17)

Величину hрасч, входящую в эти формулы, устанавливают в соответствии с указаниями пп. 61 - 62. При этом для более точного определения приведенной толщины слоя грунта, заменяющего временную нагрузку для железнодорожного земляного полотна, расчетная величина временной нагрузки рп, кг/см2, соответствующая напряжениям в земляном полотне от поездной нагрузки на уровне подошвы насыпи, может определяться по формуле:

(18)

90

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

где 0,0071 + 0,0000274u = lр - коэффициент затухания напряжений по глубине от уровня основной площадки в подрельсовом сечении;

h + S - глубина расположения поверхности основания насыпи от уровня нижней постели шпалы;

u - расчетная скорость движения поездов, км/ч;

hб.п - толщина балластной призмы под шпалой;

е - основание натуральных логарифмов.

Влияние временной нагрузки на величину осадки учитывается для насыпей толщиной менее 3,5 м.

129.Учитывая зависимость величины расчетной нагрузки ррасч

имодуля осадки ер от величины осадки, для расчета осадки рекомендуется применять графоаналитический метод. Для этого,

задаваясь 3 - 4 значениями ррасч определяют напряжение рz в расчетных слоях, по соответствующим компрессионным кривым устанавливают значения модулей осадки для каждого слоя, вычисляют осадки расчетных слоев, а затем и общие осадки S, соответствующие выбранным значениям нагрузки. При выборе

значений нагрузки ррасч следует исходить из условия, чтобы они были не менее р = gн × h, а для железнодорожных насыпей р = gн(h + hв) + рп.

По результатам вычислений строят график зависимости общей осадки от нагрузки S = f(p). Затем на эту же сетку координат наносят линейную зависимость нагрузки от величины осадки, выражаемую формулами (8), (9) или (17).

Точка пересечения построенных прямой и кривой определяет величину расчетной конечной нагрузки на основание ррасч и величину конечной осадки S.

Пример расчета осадки приведен в приложении 2.

130. Осадка основания насыпи S, определяемая с использованием коэффициента сжимаемости ai, см2/кг, вычисляется по формуле:

91

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

(19)

где

,

- коэффициент пористости грунта, соответствующий начальному (природному) давлению;

- коэффициент пористости, соответствующий давлению pi (внешняя нагрузка);

- среднее вертикальное нормальное напряжение (дополнительное) для каждого слоя, кг/см2;

Hi - мощность каждого расчетного слоя, м.

Нормальное напряжение для каждого расчетного слоя в основании насыпи определяется по формуле (16) с использованием данных приложения 8. Зная напряжения в основании, по компрессионным кривым испытаний грунтов для отдельных слоев определяют значения коэффициентов пористости e0 и и вычисляют аi.

Пример расчета осадки приведен в приложении 3.

131. Для насыпей более сложного очертания, чем трапецеидальное, значение напряжений в заданной точке

92

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

основания по оси насыпи определяется суммированием напряжений от отдельных простых элементов, на которые разбивается поперечное сечение насыпи, например, алгебраическим суммированием напряжений, найденных отдельно для трапецеидального профиля верхней и нижней частей насыпи с различной крутизной откосов.

132. Прогноз осадки во времени может осуществляться упрощенным или более точным способом. В первом случае время стабилизации интенсивной части деформации определяется по формуле:

(20)

где Нф - максимальный путь фильтрации воды из уплотняемого слоя, см;

Ск - коэффициент консолидации, определяемый экспериментально в лабораторных условиях (см. приложение 1,

стр. 109).

133. Величину осадки на любой момент времени Т

Kвр - коэффициент времени, определяемый по табл. 17 в зависимости от параметра.

(22)

134.Если в силу геологического строения толщи или различий

внапряженном состоянии слоев по глубине сжимаемую толщу приходится рассматривать как слоистую, время практической

93

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

стабилизации деформации основания в целом определяется в зависимости от расположения и свойств грунтов в отдельных слоях временем стабилизации деформации слоя, для которого значение Тстаб будет наибольшим. При этом в расчете можно не учитывать слои, суммарная осадка которых не превышает 10 % от общей (полной) осадки.

Максимальный путь фильтрации для каждого расчетного слоя следует устанавливать в соответствии с фактическими условиями дренирования слоев, для чего необходимо учитывать геологическое строение слабой толщи (наличие дренирующих прослоек), а также степень водопроницаемости грунта нижней части насыпи.

94

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

135.В случае отсыпки насыпи из глинистых грунтов и отсутствия в ее основании песчаной подушки из хорошо дренирующего грунта расчетная длина пути фильтрации увеличивается на половину расчетной ширины основания насыпи.

136.Если предварительные расчеты покажут, что время стабилизации деформации достаточно мало с точки зрения конкретных сроков строительства, необходимость в уточненном прогнозе осадки отпадает. Уточненный расчет не проводится также в тех случаях, когда интенсивность осадки очень мала (менее 2 см/год).

137.Уточненный прогноз осадки осуществляется в два этапа.

Впервую очередь устанавливается время практической стабилизации деформации каждого слоя по формуле:

(23)

где tстаб - время практической стабилизации деформации образца, испытанного в лаборатории на консолидацию под нагрузкой, равной проектной, при высоте (максимальной длине пути фильтрации) образца h, см, и одностороннем дренировании;

Нф - максимальный путь фильтрации воды, отжимаемой из реального слоя, см;

n - показатель степени консолидации, определяемый в лаборатории (приложение 1).

При слоистой толще время стабилизации деформации основания в целом определяется в соответствии с указаниями п. 134. Если оно окажется меньше конкретных сроков строительства, дальнейшего уточнения прогноза осадки во времени не требуется.

95

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

138. В случае, когда необходим еще более точный прогноз хода осадки во времени, следует строить полную кривую осадки во времени.

Кривая общей осадки основания строится путем суммирования кривых осадок каждого слоя во времени.

При построении кривой осадки каждого слоя во времени исходят из следующих предпосылок:

а) насыпь возводится послойно, причем в расчете принимают, что каждый слой отсыпается практически мгновенно;

б) толщина каждого слоя определяется принятой технологией или величиной безопасной нагрузки (в последнем случае расчет ведется на наиболее рациональный режим отсыпки);

в) с момента отсыпки предыдущего слоя до отсыпки последующего проходит некоторый промежуток времени, в течение которого нагрузка (на поверхности) практически остается постоянной;

г) максимальная длительность воздействия каждой ступени нагрузки определяется временем, в течение которого осадка слоя достигает такой величины, при которой нагрузка снизится (за счет взвешивания) не более чем на 10 %;

д) в процессе осадки того или иного слоя насыпи величина отношения сжимающих напряжений, действующих в слое основания, к величине нагрузки на поверхности остается постоянной и определяется лишь проектным очертанием эпюры нагрузки

и относительной глубиной расположения слоя V.

Пример практического построения кривой осадки во времени приведен в приложении 2.

б) Основание II типа

139. Если при проектировании на первой стадии основание отнесено ко II типу и принято решение об использовании в основании слабого грунта, то на второй стадии назначение

96

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

конструкции насыпи, а также расчет конечной величины осадки и времени ее стабилизации осуществляются теми же способами, что

ив случае оснований I типа.

Вотличие от оснований I типа при II типе обязательна проверка устойчивости основания по результатам лабораторных испытаний на сдвиг.

140. При проектировании насыпей высотой до 6 м устойчивость основания следует проверять, устанавливая коэффициент безопасности п. 67, в определенные моменты сооружения насыпи.

Величину безопасной нагрузки рбез для того или иного слоя на глубине z толщи вычисляют по формуле

(24)

где b - некоторая функция, определяемая по графикам рис. 5, 32 - 36 в зависимости от очертания насыпи относительной глубины расположения рассматриваемого горизонта и величины угла внутреннего трения jW грунта на данном горизонте;

gт - средневзвешенный объемный вес толщи (с учетом взвешивания), расположенной выше расчетного горизонта;

jW - угол внутреннего трения в рассматриваемый момент консолидации на данном горизонте;

сW - сцепление на данном горизонте в рассматриваемый момент консолидации.

Величина безопасной нагрузки для основания в целом определяется величиной безопасной нагрузки такого слоя, для которого рбез оказывается минимальным.

141. Устойчивость основания насыпи необходимо проверять по двум расчетным схемам при следующих условиях отсыпки насыпи:

а) при быстрой отсыпке с запасом на осадку, когда грунт основания не успевает уплотняться и практически остается в начальном состоянии по плотности влажности;

97

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

б) при медленной отсыпке, когда грунт основания успевает консолидироваться и в конечный момент возведения насыпи имеет плотность и влажность, соответствующие полному уплотнению под проектной нагрузкой.

В первом случае при определении рбез в расчет вводятся значения сW и jW, отвечающие природной влажности Wнач = Wпр.

Если устойчивость не обеспечена, делают проверку по второй расчетной схеме.

Рис. 32. График функции b при j = 5°:

;

;

98

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

;

;

Рис. 33. График функции b при j = 10°:

;

99

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

;

;

;

Рис. 34. График функции b при j = 15°:

;

100

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

;

;

;

Рис. 35. График функции b при j = 20°:

;

101

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

;

;

;

В этом случае в расчет вводятся значения сW и jW, отвечающие влажности, эквивалентной проектной нагрузке и определяемые по компрессионной кривой вида W = f(p).

Рис. 36. График функции b при j = 30°:

102

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

;

;

;

;

При необходимости определения рбез в некоторый промежуточный момент консолидации грунта основания достаточно в расчетную формулу подставить значения jW и сW, отвечающие влажности грунта в этот момент и учесть соответствующие ему величины осадки S и высоты насыпи h.

Величину фактической нагрузки можно определить при расчете на быструю отсыпку по формуле (8) и на медленную отсыпку по формуле (9).

142. При насыпях высотой более 6 м, а также при меньших насыпях в тех случаях, когда значение , рассчитанное по формуле, близко к 1, следует проверить устойчивость основания по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения (п. 143). Если в результате расчетов окажется, что устойчивость насыпи не обеспечена, необходимо изменить конструкцию в соответствии с указаниями пп. 168 - 180.

143. Расчет устойчивости по методу круглоцилиндрических поверхностей рекомендуется вести по схеме, приведенной на рис. 37,

где a-g-f-п - поверхность скольжения;

103

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

р - временная нагрузка;

Q1 - вес части насыпи, входящий в сдвигающие силы;

Q2 - вес части насыпи, входящий в удерживающие силы;

Qб - вес бермы, входящий в удерживающие силы;

Q3 и Q4 - вес частей основания, оконтуренных поверхностью скольжения;

- сила сцепления грунта в данном слое;

li - длина участка поверхности скольжения в пределах i-го слоя;

Ni - силы реакции, нормальные к поверхности скольжения;

Тi - сила трения грунта в данном слое:

Тi = Ni × tgji;

ji - угол внутреннего трения грунта основания в данном слое;

r - радиус кривой скольжения;

F - реактивная сила, возникающая при сколе насыпи.

Величина, направление и точка приложения реактивной силы F определяются следующим образом (см. рис. 37).

104

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Величина - из силового треугольника Qp-R-F, где Qp - равнодействующая сила веса приведенной временной нагрузки и треугольной призмы обрушения (контур a-g-c-d-е-а).

Направление принимается под углом j к нормали плоскости а-g.

Точка приложения определяется построением: находят точку пересечения сил Q и р, через которую проводят линию, имеющую направление силы F. Пересечение этой линии с плоскостью обрушения а-g даст искомую точку приложения силы F - точку к.

При этом направление реактивной силы R (рис. 38) принимается параллельным плоскости обрушения а-g. Точка же приложения силы R к вертикальной плоскости g-с располагается на той же отметке, что и центр тяжести эпюры распорных давлений g-c-b-j (точка m). Если hп - высота приведенной временной нагрузки и Н¢ - высота насыпи с балластной призмой, то точка приложения силы R будет находиться на высоте

105

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 37. Расчетная схема для определения устойчивости слабого основания

П р и м е ч а н и е. а) Угол внутреннего трения грунта основания близок 0.

Коэффициент устойчивости

б) Линия dj проводится от точки d под произвольным наклоном.

Рис. 38. Определение точки приложения силы F

106

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 39. Расчет устойчивости насыпи

Грунт насыпи дренирующий

g = 1,8 т/м; j = 30°.

Временная нагрузка - тепловоз ТЭ-7

р = 15,0 т/м.

Реакция на поверхности скольжения, возникающей в насыпи,

Qp = w × g = 17,5 т;

Кривая № 1

107

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

åN = 28,9

108

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

144. Коэффициент устойчивости определится по формуле:

Положение точки О, определяющее критическую кривую, находят подбором.

Вначале рассчитывают ряд кривых с центрами на вертикали, расположенной примерно посередине откоса, и выявляют по ним наименьший коэффициент устойчивости. Затем берут вторую вертикаль примерно у подошвы насыпи с несколькими центрами, по которым строится и рассчитывается новый ряд кривых. Далее намечают другие вертикали, расположенные еще дальше от насыпи. В результате выявляется наименьший коэффициент, характеризующий устойчивость насыпи.

В случаях, когда угол трения слабых грунтов основания не превышает 5°, в расчете учитываются лишь силы сцепления.

109

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Значение последних при этом определяют как функции влажности W по методу «плотность-влажность».

Устойчивость основания считается обеспеченной, если коэффициент устойчивости K для железнодорожных насыпей будет не менее 1,1; для автодорожных - 1,2. Пример расчета приведен на рис. 39.

В. Технологические меры по обеспечению устойчивости и ускорению осадки оснований насыпей, возводимых непосредственно на слабом грунте

а) Метод временной пригрузки

145. В тех случаях, когда устойчивость основания достаточна (основания I типа), но, согласно расчетам, следует ожидать слишком длительной осадки, не отвечающей срокам строительства, необходимо рассмотреть вопрос о сооружении насыпи с применением метода временной пригрузки. Этот метод заключается в том, что временно возводят насыпи большей высоты, чем требуется по проекту, с целью достижения проектной осадки в заданный промежуток времени.

Когда проектная величина осадки достигнута, излишек грунта с насыпи убирают и используют на соседнем участке.

146. Необходимая дополнительная высота насыпи (величина временной пригрузки) назначается по расчету, исходя из условия достижения расчетной величины осадки в заданный промежуток времени.

Приближенную требуемую величину временной пригрузки определяют следующим образом:

а) по установленному расчетом или опытным путем значению коэффициента консолидации Ск (см. п. 41), расчетной величине пути фильтрации Нф и заданному времени Т определяют значение параметра N (п. 133);

б) зная величину N, по табл. 17 находят требуемое значение коэффициента времени Квр;

в) определяют величину конечной осадки, соответствующей искомой величине нагрузки (общей), по формуле:

110

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

где Sрасч - расчетная величина осадки;

г) по определенной величине Sкон, используя компрессионные кривые, устанавливают искомую полную нагрузку;

д) необходимая пригрузка определяется как разность найденной полной и проектной нагрузок.

Если при испытаниях на консолидацию устанавливали значение показателя степени консолидации п, то в расчетных формулах (20)

-(22) величину Нф необходимо принимать в степени п (вместо 2).

147.При необходимости получения более точных расчетов следует строить расчетную кривую осадки во времени с учетом режима нагружения (см. приложение 2), который может существенно влиять на продолжительность осадки.

В ряде случаев требуемого ускорения осадки можно достигнуть без дополнительной отсыпки грунта, лишь за счет назначения определенного режима отсыпки насыпи, благодаря тому, что фактически действующая нагрузка будет больше расчетной в связи с неполным проявлением эффекта взвешивания. Максимально допустимый (по интенсивности) режим отсыпки определяется в соответствии с указаниями (пп. 149 - 151). При заданном режиме отсыпки построением кривой осадки во времени можно установить величину необходимой дополнительной пригрузки (см. приложение 2).

148. При использовании метода временной пригрузки необходимо проверять расчетом, чтобы нагрузка на основание в любой момент возведения насыпи не превышала безопасную.

Устойчивость основания насыпи рассчитывается в соответствии с указаниями, изложенными в пп. 141 - 144, с учетом необходимого увеличения ее высоты. По результатам расчета уточняется тип основания.

Если при расчете на быструю отсыпку устойчивость окажется обеспеченной, то дальнейших расчетов не требуется и

111

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

конструкция может быть осуществлена без дополнительных мероприятий.

Если устойчивость при быстрой отсыпке недостаточна, основание уже нельзя рассматривать как основание I типа.

В этом случае необходимо для дальнейших расчетов иметь данные испытаний грунта на сдвиг в лаборатории, с помощью которых проверяется устойчивость при медленной отсыпке насыпи. В тех случаях, когда устойчивость по второй схеме будет достаточна, принятая конструкция может быть осуществлена при условии соблюдения определенного режима нагружения.

Если устойчивость при второй схеме не обеспечена (

), метод временной пригрузки не может быть применен без изменения конструкции (уположение откосов, устройство пригрузочных берм и т.п.).

Метод временной пригрузки может быть применен как для ускорения первичной осадки (фильтрационной), так и для ускорения вторичной осадки (пластической).

б) Метод предварительной консолидации

149. Метод предварительной консолидации применяется при возведении насыпей требуемой высоты на основаниях II типа и на основаниях I типа при использовании способа временной пригрузки в тех случаях, когда устойчивость основания в его природном состоянии недостаточна для восприятия нагрузки от насыпи увеличенной высоты.

Метод предварительной консолидации заключается в назначении определенного режима возведения насыпи, соответствующего повышению несущей способности (безопасной нагрузки) грунта основания в процессе его уплотнения под нагрузкой от веса насыпи.

Требуемый режим возведения насыпи определяется исходя из условия рфакт < рбез которое должно соблюдаться в любой момент сооружения насыпи.

112

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

150. Необходимый режим возведения насыпи устанавливают в следующем порядке:

а) по кривым зависимости сцепления и угла внутреннего трения от влажности cW = f1(W), jW = f2(W) определяют значения сдвиговых характеристик расчетного (наиболее опасного) слоя грунта, соответствующих его природной влажности Wнач = Wпp, влажности после полного уплотнения под весом проектируемой насыпи Wкон и 2 - 3 промежуточным значениям влажности;

б) по кривым зависимости осадки слоев во времени при нагрузке, соответствующей проектной, приближенно определяют общую осадку в моменты времени, когда влажность расчетного слоя достигает принятых выше промежуточных значений;

в) по полученным значениям cW и jW, используя формулу (24), вычисляют величины безопасных нагрузок, соответствующие каждому из рассмотренных моментов осадки (начальному, конечному и 2 - 3 промежуточным), и строят зависимость безопасной нагрузки от общей осадки. Полученная зависимость (приближенная) соответствует наиболее рациональному (идеальному) с точки зрения скорости уплотнения режиму отсыпки насыпи; реальный режим отсыпки не должен выходить за рамки идеального (по величине фактической нагрузки); вместе с тем не рекомендуется, чтобы он значительно отклонялся и в противоположную сторону, так как в этом случае затягиваются сроки строительства;

г) назначается режим отсыпки насыпи в виде ступенчатого увеличения нагрузки при условии, что каждая ступень выдерживается до тех пор, пока в результате осадки (при проявлении эффекта взвешивания) нагрузка снизится не более чем на 10 % по сравнению с первоначальной, т.е. нагрузкой в момент отсыпки слоя;

д) после назначения режима отсыпки насыпи необходимо проверить и уточнить зависимость безопасной нагрузки от общей осадки и сопоставить назначенный режим с этой уточненной зависимостью, внеся при необходимости соответствующие коррективы.

Пример расчета приведен в приложении 2.

151. Учитывая, что реальный процесс уплотнения основания под нагрузкой от веса насыпи может существенно отличаться от

113

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

расчетного, рекомендуется в ответственных случаях при использовании метода предварительной консолидации для обеспечения более надежных результатов непосредственно контролировать ход осадки и изменение влажности грунтов основания в процессе возведения насыпи.

Осадку можно контролировать с помощью реперов-марок и бурения; изменение влажности - систематическим отбором проб грунта с различных горизонтов с помощью зонда или бурения с определением влажности грунта методом высушивания.

По полученным значениям влажности, используя расчетные зависимости угла внутреннего трения и сцепления от влажности jW = f2(W), cW = f1(W), устанавливают расчетные величины показателей cW и jW в любой момент возведения насыпи, а по соответствующим формулам определяют безопасную нагрузку рбез в этот момент времени. Одновременно при бурении фиксируется фактическая осадка основания насыпи, рассчитываются действующая нагрузка рфакт и коэффициент безопасности. В случае, если в какой-то момент коэффициент безопасности окажется меньше единицы, необходимо временно прекратить отсыпку насыпи, чтобы грунт основания уплотнился до степени, обеспечивающей возможность дальнейшего повышения нагрузки.

Г. Конструктивные мероприятия по ускорению уплотнения грунта основания насыпи

152. В тех случаях, когда изложенными выше методами технологического порядка нельзя, как показывают расчеты, обеспечить завершение осадки проектируемой насыпи или достижение требуемой прочности грунта основания в заданные сроки, следует рассмотреть вопрос о возможности и целесообразности применения конструктивных мероприятий, относящихся непосредственно к самому основанию.

Такими мероприятиями являются:

а) устройство вертикальных песчаных дрен или прорезей;

б) частичное удаление слабого грунта.

а) Основания с вертикальными дренами

153. Основное назначение вертикальных дрен - ускорение процесса уплотнения сильно сжимаемого грунта основания под

114

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

воздействием нагрузки от веса насыпи за счет сокращения пути и улучшения условий фильтрации.

Ускорение уплотнения одновременно обеспечивает и ускорение роста сопротивляемости грунта основания сдвигу. Кроме того, наличие вертикальных дрен само по себе несколько повышает несущую способность основания, а также снижает величину упругих деформаций.

Применение вертикальных дрен будет наиболее эффективно (с точки зрения ускорения осадки) для грунтов, у которых основная часть осадки приходится на долю первичной (фильтрационной) и показатель степени консолидации близок к 2.

154. Вертикальные дрены применяются при мощности слабой толщи более 4 м. Их длина определяется мощностью активной зоны.

Дрены можно устраивать диаметром от 20 до 50 см, располагая их в плане в шахматном порядке или по углам сетки квадратов.

Расстояние между дренами назначается по расчету исходя из заданного срока достижения определенной степени уплотнения грунта основания. Ориентировочно при требуемом сроке завершения интенсивной части осадки порядка 4 - 6 мес. это расстояние колеблется в пределах 1,8 - 3,5 м. При относительно высоких насыпях могут назначаться различные расстояния между дренами в пределах поперечного сечения. Предварительно назначенное расстояние уточняется путем расчета на основе испытания грунта основания на компрессию и консолидацию.

155. Для расчета основания с вертикальными дренами необходимо знать:

а) начальную мощность сжимаемого слоя;

б) требуемый срок установления заданной степени консолидации (заданная степень консолидации обычно принимается равной 80 - 90 %);

в) характеристики сжимаемости грунта во времени при вертикальной и горизонтальной фильтрации.

Степень консолидации с вертикальными дренами uобщ, %, на некоторый момент времени определяется по формуле:

115

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

где uв - степень консолидации основания при вертикальной фильтрации воды из грунта основания;

uг - то же при горизонтальной фильтрации.

Практические расчеты срока уплотнения ведутся с помощью графиков консолидации при вертикальной и горизонтальной фильтрации (рис. 40 - 41).

156. Расчет проводится в следующем порядке:

а) выбирается диаметр дрен d для торфяных грунтов порядка 20 - 30 см, для глинистых - 40 - 50 см;

б) назначается расстояние между дренами l;

в) определяется отношение расстояния между дренами к диаметру

;

г) вычисляется величина фактора времени при фильтрации воды в горизонтальном направлении по формуле:

(26)

где Kг - коэффициент фильтрации сжимаемого слоя при фильтрации воды в горизонтальном направлении;

eср - среднее значение коэффициента пористости грунта;

D - объемный вес воды;

аг - коэффициент сжимаемости при сжатии в горизонтальном направлении;

l - расстояние между дренами;

116

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Т - требуемый срок консолидации.

Величина Тг может быть определена по формуле с использованием результатов непосредственных испытаний на консолидацию:

(27)

где Сг - коэффициент консолидации, определенный в опыте при горизонтальной фильтрации воды из образца;

д) по графику зависимости степени консолидации слоя от фактора времени находят степень консолидации при горизонтальной фильтрации для данного п;

Рис. 40. График определения степени консолидации при горизонтальной фильтрации

117

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 41. График определения степени консолидации при вертикальной фильтрации

е) вычисляется величина фактора времени при вертикальной фильтрации по формуле:

(28)

где Kв - коэффициент фильтрации сжимаемого слоя при фильтрации в вертикальном направлении;

ав - коэффициент сжимаемости при сжатии в вертикальной плоскости;

Н - мощность слабого слоя при односторонней или половина мощности при двухсторонней фильтрации;

либо по формуле:

(29)

где Св - коэффициент консолидации, определенный в опыте при вертикальной фильтрации;

118

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

ж) по графику зависимости степени консолидации от фактора времени находят степень консолидации при вертикальной фильтрации воды из грунта основания (см. рис. 40 - 41)

з) по найденным значениям ив и иг определяет значение иобщ.

Расчет повторяют до тех пор, пока при некотором значении l степень консолидации на заданный момент времени будет соответствовать заданному значению (например, 90 %).

157.Песок для заполнения вертикальных дрен должен иметь коэффициент фильтрации не менее 6 м/сутки. Нижняя часть насыпи в этом случае обязательно отсыпается из хорошо фильтрующего материала с коэффициентом фильтрации не менее

3 м/сутки.

158.Для устройства дрен первоначально в основании насыпи отсыпается рабочий слой из песка мощностью 0,6 - 2,0 м в зависимости от несущей способности слабых грунтов и веса механизмов.

159.Величину осадки и устойчивость насыпи следует рассчитывать, руководствуясь указаниями пп. 121 - 144. При вычислении объемов земляных работ необходимо вводить поправку на объем, занятый дренами.

160.Общая толщина насыпного слоя на основании с вертикальными дренами не должна быть меньше 2,5 м.

б) Основания с дренажными прорезями

161.При мощности слабого слоя менее 4 м вместо вертикальных дрен могут быть применены дренажные прорези, не требующие специального оборудования для их сооружения. Дренажные прорези можно устраивать только в грунтах, способных удерживать вертикальные стенки в течение времени, необходимого для заполнения прорези песком.

162.Расстояние между дренажными прорезями ориентировочно назначается в пределах 1,8 - 2,4 м и проверяется расчетом.

Песок, используемый для заполнения прорезей, должен иметь коэффициент фильтрации не менее 3 м/сутки.

119

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

163. Расчет дренажных прорезей аналогичен расчету вертикальных дрен и осуществляется с помощью номограммы

(рис. 42).

в) Частичное удаление слабого грунта

164. Метод частичного удаления слабого грунта предназначен, главным образом, для ускорения первичной (фильтрационной) осадки. Этот метод можно применять также для некоторого повышения несущей способности основания за счет удаления наиболее слабого слоя.

Целесообразно рассмотреть данный метод как возможный вариант в следующих случаях:

а) грунт подчиняется законам фильтрационной консолидации (показатель степени консолидации п близок к 2);

б) сжимаемость грунта слабой толщи понижается, а прочность возрастает с глубиной.

Рис. 42. График расчета консолидации слоя водонасыщенного грунта с дренажными прорезями

165. Конечная осадка насыпи и ход ее во времени при частичном удалении слабого грунта определяется способами, аналогичными изложенным.

Величину фактически действующей нагрузки при расчете конечной величины осадки устанавливают по формуле:

120

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

pфакт = pрасч + pу = pрасч + (gн - gу) × hу,

(30)

где pрасч - величина, определяемая по формулам (8), (9), (17);

gн - средневзвешенное значение объемного веса (с учетом взвешивания) насыпного грунта, уложенного на месте удаленного;

gу - средневзвешенное значение объемного веса удаленного грунта (с учетом взвешивания);

hу - толщина заменяемого слоя.

166. Устойчивость насыпи при частичном удалении слабого грунта определяется методом, аналогичным изложенному в пп. 139 - 140.

Величина фактической нагрузки определяется по формулам (8), (9), (17), (30).

Д. Конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости основания насыпи

а) Метод предварительного осушения

167. Метод предварительного осушения предназначен для повышения несущей способности основания и снижения величины осадки отсыпаемой насыпи.

Метод может применяться при высоком горизонте грунтовых вод и возможности существенно понизить этот горизонт путем применения мелиоративных мер до начала строительства. Сущность метода заключается, главным образом, в исключении благодаря понижению грунтовых вод эффекта взвешивания толщи, в результате чего происходит ее уплотнение под воздействием нагрузки от собственного веса еще до возведения насыпи. Это снижает сжимаемость толщи и повышает сопротивляемость грунта сдвигу к моменту возведения насыпи.

Метод рекомендуется применять во всех случаях, когда это возможно, как самостоятельный или в сочетании с другими методами.

168. Если согласно расчетам, несмотря на технологические меры и изменение конструкции основания, нельзя возвести насыпь

121

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

(требуемой высоты) наиболее простой конструкции из-за невозможности обеспечить устойчивость основания, необходимо рассмотреть варианты усиления конструкции самой насыпи, направленные на обеспечение требуемой устойчивости ее основания.

Такими вариантами могут быть:

а) уположение откосов насыпи;

б) устройство насыпи с пригрузочными бермами;

в) устройство легких насыпей (для автомобильных дорог);

г) насыпи на сланях;

д) эстакады.

б) Уположение откосов

169. Уположение откосов насыпи обеспечивает повышение устойчивости за счет увеличения величины безопасной нагрузки. При уположении откосов увеличивается отношение 2а/B, в связи с чем уменьшается значение функции b, входящей в формулу безопасной нагрузки (п. 140). При расчете по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения ориентировочно можно считать, что при уположении откосов от 1:1,5 до 1:10 у насыпей высотой h = 1 - 5 м величина напряжения на сдвиг по критической поверхности скольжения, %, снижается, как указано в табл. 18.

122

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

170. Практически требуемую крутизну следует устанавливать путем расчета 3 - 4 вариантов насыпи с различной крутизной откосов и построения графика зависимости безопасной нагрузки от крутизны откосов. Далее по указанному графику устанавливается величина заложения откосов, соответствующая условию равенства безопасной нагрузки проектной pбез = pрасч.

Проектную и безопасную нагрузки определяют в соответствии с указаниями пп. 67 - 68, 139 - 141 для различных расчетных схем.

в) Насыпь с пригрузочными бермами

171.Если расчеты показывают, что для обеспечения устойчивости необходимо устройство слишком пологих откосов (положе 1:3 - 1:4), то в случае насыпи высотой более 2 м следует рассмотреть в качестве варианта конструкцию насыпи с пригрузочными бермами. При этом в задачу расчета входит определение требуемой высоты и длины пригрузочных берм.

172.Максимальную толщину пригрузочных берм при быстрой их отсыпке ориентировочно можно установить из выражения:

(31)

где gн - объемный вес грунта бермы;

с - сцепление грунта основания;

Mj - некоторая функция угла внутреннего трения грунта основания, значение которой устанавливается по табл. 19.

Таблица 19

123

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

173. Требуемую высоту пригрузочных берм ориентировочно можно вычислить по формуле:

(32)

где pрасч - проектная нагрузка от насыпи заданной высоты при трапецеидальном очертании;

pбез - безопасная нагрузка трапецеидальной насыпи заданной высоты;

- средневзвешенный объемный вес грунта пригрузочных берм.

Значения pрасч и pбез могут определяться для условий быстрой и медленной отсыпки в соответствии с указаниями пп. 140 - 141. При установлении для условий медленной отсыпки величина осадки берм принимается приближенно равной половине величины осадки насыпи (по оси).

174. Требуемую длину пригрузочной бермы lпр ориентировочно можно определить по формулам:

а) при

124

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

(33)

б) при

(34)

где H - мощность слабого слоя;

bср - ширина земляного полотна по средней линии;

a - предельный условный угол видимости, зависящий от величины сцепления и угла внутреннего трения грунта слабой толщи (приложение 5).

Угол a можно установить из выражения:

(35)

Практически a определяется графическим построением (см. приложение 5).

175. Правильность назначенных размеров пригрузочных берм следует проверить путем расчета устойчивости основания по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Требуемый коэффициент запаса устанавливается в соответствии

суказаниями п. 144.

176.При расчетах насыпи с бермами по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения вес части бермы

Qб, ограниченной плоскостью среза, расположенной над площадкой возможного выпора, дает дополнительный удерживающий момент Qб × bб.

125

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Расчет насыпи с бермами аналогичен расчету насыпи без берм. В этом случае должна быть дополнительно учтена сила трения при срезе банкета, развивающаяся в плоскости nt из-за распора. Ориентировочно , где hб - толщина бермы.

Направление силы F¢ принимают под углом j к нормали плоскости nt.

Пример расчета приведен на рис. 37.

177. При установлении необходимых размеров берм расчетом по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения следует рассматривать ряд вариантов берм различной длины и толщины. По длине исследуются варианты, отличающиеся между собой на

2,5 или 5,0 м.

Устанавливая толщину берм h6, рекомендуется рассматривать варианты, при которых отношение hб к толщине насыпи h0

изменяется ступенями: 0,10; 0,20; 0,30; 0,40; 0,50; 0,60.

При необходимости следует проектировать ступенчатые бермы: с большей толщиной у насыпи и меньшей с полевой стороны.

Толщина полевой бермы должна обеспечивать устойчивость насыпи без выпора слабого грунта.

г) Устройство легких насыпей

178. Для повышения степени устойчивости основания автодорожных насыпей в соответствующих случаях рекомендуется использовать для их возведения местные легкие материалы, например шлаки, при наличии их в районе строительства.

Для этой же цели при строительстве автомобильных дорог в отдельных случаях могут быть применены древесные опилки, а также смесь песка с торфом. Подбор состава такой смеси и обоснование возможности ее применения должны осуществляться на основе специальных лабораторных испытаний.

Снижение веса земляного полотна может быть также достигнуто устройством ячеистой конструкции из гравийного материала с добавкой цемента. Подобные конструкции должны проектироваться индивидуально с соответствующим техникоэкономическим обоснованием.

126